新型70 t級單側(cè)卸礦石漏斗車的設(shè)計

王小紅

(太原市標(biāo)準(zhǔn)計量質(zhì)檢院，山西 太原 030012)

0 引言

由于單側(cè)卸車一般會使車體裝載偏心而導(dǎo)致翻車事故，因此國內(nèi)既有各型漏斗車均不能實(shí)現(xiàn)單側(cè)卸車。而一些礦山、港口以及或電廠由于其卸料場地僅軌道一側(cè)有卸料坑，無法采用既有的漏斗車卸車，只能采用自翻車和汽車卸車，而自翻車和汽車由于其容積較小，在運(yùn)輸堆密度較小的散粒貨物時載重較小，導(dǎo)致運(yùn)輸效率低，經(jīng)濟(jì)性差。鑒于此，設(shè)計了一種既可以兩側(cè)卸車又可以單側(cè)卸車載重70 t的礦石漏斗車。

1 車輛用途

70 t級單側(cè)卸礦石漏斗車是在1 435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路上使用，主要用于裝運(yùn)礦石、石灰石、石砟等散裝貨物，可滿足固定編組、循環(huán)使用、定點(diǎn)裝卸的電站、礦山港口以及鋼鐵、水泥、化工等企業(yè)運(yùn)用。該車適用于在地面軌道外側(cè)設(shè)有卸料坑的現(xiàn)場(包括軌道外只有單側(cè)卸料坑的現(xiàn)場)使用，可風(fēng)、手動卸貨。

2 單側(cè)卸車載重70 t的礦石漏斗車技術(shù)參數(shù)

單側(cè)卸車載重70 t的礦石漏斗車卸料方式為上裝下卸，軌道外側(cè)卸貨，限界符合GB146.1—1983的規(guī)定，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

載重(t):70;自重(t):≤23.8;軸重(t):23;容積(m3):50;自重系數(shù):0.34;軌距(mm):1 435;通過最小曲線半徑(m):145; 重車重心高(mm):2 200;空車重心高(mm):1 028;最高運(yùn)營速度(km/h):120;緊急制動距離(m):1 400;車輛長度(mm):14 674;車輛最大寬度(mm):3 248;車輛最大高度(空車) (mm):3 450;車輛定距 (mm) :10 600;底門長度 (mm):2 180;底門開度 (mm) :≥210;底門數(shù)量6;車鉤中心線高(空車)(mm) :880;固定軸距 (mm) :1 830;車輪直徑(mm) :840。

3 車輛結(jié)構(gòu)

該車主要由車體總成、卸料系統(tǒng)、車鉤緩沖裝置、風(fēng)手制動裝置及轉(zhuǎn)向架等組成，如圖1所示。

1-制動裝置；2-卸貨系統(tǒng)；3-轉(zhuǎn)向架；4-車體總成；5-車鉤緩沖裝置

3.1 車體總成

該車車體為焊接結(jié)構(gòu)，包括底架組成、側(cè)墻組成、端墻組成、漏斗組成等。車體的主要型鋼和板材采用材質(zhì)為Q450NQR1的高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼。

3.1.1 底架組成

底架組成主要包括牽引梁、枕梁、端梁、側(cè)梁、上心盤、沖擊座、前從板座、后從板座等。牽引梁采用材質(zhì)為Q450NQR1的熱軋310乙字型鋼，枕梁由上、下蓋板及腹板組焊而成；側(cè)梁采用高度為160 mm的矩形鋼管；鍛造上心盤直徑為358 mm，前從板座和一體式后從板座的材質(zhì)為C級鋼，前從板座和一體式后從板座上均安裝可拆卸式磨耗板。

3.1.2 側(cè)墻組成

側(cè)墻組成采用板柱式拼接結(jié)構(gòu)，包括側(cè)梁、橫帶、側(cè)板、側(cè)柱等。其中上側(cè)梁采用矩形鋼管。

3.1.3 漏斗組成

漏斗組成采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，其橫向截面為一個X型結(jié)構(gòu)，由兩個橫向脊背將漏斗區(qū)分成三個部分，設(shè)有6個卸料口。

3.1.4 端墻組成

端墻組成采用新型的板柱式拼接結(jié)構(gòu)，包括上端梁、端板、橫帶等，上端梁、腰帶、端柱、角柱、斜撐等均采用高強(qiáng)度冷彎型鋼。端墻二位設(shè)有扶梯。

3.2 卸料系統(tǒng)

該車的卸料系統(tǒng)采用兩套底門開閉機(jī)構(gòu)，由底門、傳動軸、底門連桿、軸承等組成。傳動軸采用空心管組焊而成，由于車輛長度過長，傳動軸分為3段，由兩個聯(lián)軸節(jié)連接在一起。底門采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，主要由底門包板、底門折頁、筋板、側(cè)板等組成，采用帶防誤轉(zhuǎn)動裝置的新型減速器。

3.3 轉(zhuǎn)向架

采用轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架。

3.4 制動裝置

空氣制動裝置可以滿足定壓500 kPa和600 kPa的主管壓力要求，由新型120型控制閥、直徑305 mm的主動潤滑式制動缸、不銹鋼儲風(fēng)缸等組成。

手制動裝置設(shè)置在車輛一位端，采用NSW-I型手制動機(jī)。

3.5 車鉤緩沖裝置

車鉤緩沖裝置采用國內(nèi)70 t級貨車通用的17型車鉤、17型鍛造鉤尾框、合金鋼鉤尾銷。采用MT-2或HM-1型緩沖器，鉤尾框托板、車鉤支撐座和車鉤尾框托梁均采用尼龍磨耗板。

4 主要特點(diǎn)

單側(cè)卸車載重70 t的礦石漏斗車主要特點(diǎn)如下：

(1) 以既有成熟結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，最大限度地提高了車輛的容積，提高了車輛的自重系數(shù)，降低了應(yīng)力水平，提高了制造工藝性。

(2) 通過操縱卸貨裝置，可實(shí)現(xiàn)向軌道單側(cè)或雙側(cè)卸貨。

(3) 手動卸料系統(tǒng)采用減速器，操作方便省力。

(4) 對制動、鉤緩及卸砟系統(tǒng)的懸吊件采取防脫落設(shè)計，提高了車輛的運(yùn)用安全可靠性。

(5) 采用環(huán)保型水性涂料，符合“節(jié)能、減排、綠色、環(huán)?！闭?。

(6) 應(yīng)用工業(yè)化設(shè)計理念，優(yōu)化車輛外觀結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品外觀設(shè)計質(zhì)量和商品化程度；設(shè)計與工藝相結(jié)合，提升了產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量，使產(chǎn)品更加成熟可靠。

我們采用ANSYS有限元軟件對該車的車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析。分析結(jié)果表明，該車的車體靜強(qiáng)度滿足TB/T1335—1996《鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)語

70 t級單側(cè)卸礦石漏斗車在進(jìn)行技術(shù)方案設(shè)計時，對國內(nèi)外既有礦石漏斗車的運(yùn)用情況、存在的問題、需要改進(jìn)的方向進(jìn)行了廣泛、深入的研究，通過詳細(xì)分析產(chǎn)品的可靠性、可用性、可維修性和安全性，提高了車輛的使用壽命和運(yùn)行穩(wěn)定性。同時借鑒了國內(nèi)70 t級石砟及煤炭漏斗成功設(shè)計經(jīng)驗，通過對車體靜強(qiáng)度分析計算對車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，使整車的設(shè)計方案更加合理可行。

同時，在設(shè)計時積極考慮作業(yè)安全、環(huán)境健康和運(yùn)用環(huán)保,使其能夠適應(yīng)發(fā)展綠色交通的要求。